在大多數動物中，幹細胞依靠附近的細胞來告訴它們該做什麼。然而，斯托爾斯醫學研究所的新研究表明，來自蛔蟲或渦蟲的干細胞表現不同。他們不是聽鄰居的指令，而是從體內遠處的細胞接收命令。這種令人驚訝的行為可以解釋扁形蟲如何能夠如此有效地恢復丟失的節段。它可能會揭示未來修復或替換人體組織的新方法。
研究結果發表於 細胞報告 2025 年 10 月 15 日，來自博士後研究員 Frederick “Biff” Mann 博士領導的一項研究。在 Stowers 總裁兼首席科學官 Alejandro Sánchez Alvarado 博士的實驗室中。這項研究挑戰了一個長期存在的生物學原理：大多數幹細胞存在於固定的“生態位”——相鄰細胞決定何時以及如何分裂的物理位置。
“例如：人類造血幹細胞存在於骨髓腔內。它們分裂以更新自身並產生新的血細胞，”曼恩說。
扁形蟲改寫了再生法則。
研究人員發現扁蟲具有再生丟失部分的獨特能力。無論是被砍下的頭顱，還是那部分的整個身體。與大多數其他動物相比，它與更多自主功能的干細胞相關。
“了解幹細胞在生物體中如何受到調節是乾細胞生物學和再生醫學領域的巨大挑戰之一，”Sánchez Alvarado 說。 “這些發現挑戰了我們關於‘幹細胞’的想法，可能會極大地提高我們對如何控制干細胞再生受損組織的能力的理解。”
成體渦蟲幹細胞可以轉化為任何類型的細胞。這與大多數動物幹細胞不同。它們被嚴格限制為只能產生幾種細胞類型。嚴格控制有助於防止不受控制的生長。這是一個可能導致癌症的過程。
“我們的希望是揭示引導幹細胞變得具有組織特異性的基本規則，而不是作弊。這是因為人類的大多數腫瘤都是在幹細胞停止遵循這些規則時開始的，”桑切斯·阿爾瓦拉多說。
“傳統的焦點小組角色可能更適合微觀管理者。也就是說，教導細胞‘你可以成為乾細胞。但只有一種類型，’”Mann 解釋道。我們現在已經證明，正常生態位的存在可能不是乾細胞發揮功能所必需的。一些幹細胞，例如渦蟲扁蟲中的干細胞，已經找到了一種自主的方法，能夠轉化為任何類型的細胞，而不需要附近的隔室。 ”
發現一種新的細胞類型：成細胞
研究小組使用一種稱為空間轉錄組學的先進技術確定了每個細胞及其周圍環境中哪些基因活躍。這揭示了意想不到的鄰近細胞。包括以前從未被描述過的細胞這些是大細胞，具有從表面突出的手指狀突起。研究人員已經給這些細胞命名。 “hecatonoblasts”，源自希臘神話中的多臂巨人 Hecatoncheires。
“這是因為它們距離幹細胞非常近。因此，我們驚訝地發現成纖維細胞無法控制它們的命運或功能。將乾細胞連接到特定的生態位是違反直覺的，”Mann 說。
而不是讓附近的細胞接管責任。幹細胞最清晰的線索來自腸道細胞。這是數據集中最常見的類型。這些遠處的細胞似乎會影響渦蟲幹細胞在再生過程中的位置和功能。即使是從遠處。
“我喜歡將其視為一個本地和全球通信網絡，”合著者、德克薩斯州休斯頓貝勒醫學院助理教授、斯托爾斯大學前博士後研究員布萊爾·本納姆-派爾博士說。但長距離相互作用可能會控制這些相同的干細胞如何對生物體的巨大變化做出反應。 ”
回顧幹細胞生態位的性質
研究表明渦蟲幹細胞在沒有固定通訊渠道的情況下發揮作用。 “我們發現幹細胞旁邊沒有特定的細胞類型或因素來控制其身份，”Benham-Pyle 說。研究小組認為，這種獨特的獨立性可以解釋為什麼渦蟲能夠完全再生，儘管大多數動物無法做到這一點
“這一偉大的發現是所有渦蟲的共同財產。這使得微妙的局部相互作用和全局信號事件得以實現，使乾細胞能夠實現這些非凡的再生成功，”Benham-Pyle 說。
“最令人驚訝的發現至少是在渦蟲中。幹細胞生存的環境不是恆定的。相反，它是動態的。幹細胞居住的地方是由幹細胞及其後代在分化過程中所結交的‘朋友’創造的，”Sánchez Alvarado 說。 “我們越了解身體中的鄰近細胞和整體信號如何協同工作以增強幹細胞的能力和活力，我們就越能創造出改善身體自然癒合的方法。這些知識將有助於為未來人類開發新的治療方法和再生療法。”
其他作者包括 Carolyn Brewster 博士、Dung Vuu、Riley Galton 博士、Enya Dewars、Mol Mir、Carlos Guerrero-Hernández、Jason Morrison、Mary KcKinney 博士、Lucinda Maddera、Kate Hall、Seth Malloy、Shiyuan Chen、Brian Slaughter 博士、Sean McKinney 博士、Stephanie諾沃塔斯基博士和阿諾賈·佩雷拉。
這項工作由美國國立衛生研究院 (NIH) 國家普通醫學科學研究所資助（獎項：R37GM057260）並得到斯托爾斯醫學研究所的支持。內容由作者全權負責。並不一定代表 NIH 的官方觀點。
